Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров

C 2008 года была идея сделать двигатель Оки с поршнями, ходящими в противофазе. Как известно, у стандартного двухцилиндрового двигателя Оки поршни ходят синхронно, а недостающая пара поршней (если рассматривать мотор как 4-х цилиндровый по балансировке) компенсирована двумя уравновешивающими валами и дисбалансными приливами на маховике генератора и маховике сцепления.

Данная идея с 2008 года разрабатывалась и осуществлялась мною совместно с Альбертом DARKCORPом (г. Казань), потому считаю данный отчёт совместной с Альбертом работой. Часть работ была выполнена на мощностях K-POWER, часть работ - непосредственно Альбертом.

Первоначально мы разработали данную идею теоретически, были изложены основные принципы данного двигателя. Нужно было изготовить оригинальный коленвал с развалом шатунных шеек на 180 градусов, оригинальный распредвал, изменить систему зажигания, удалить балансирные валы и дисбалансные массы с маховиков.

Несомненно, что на АвтоВАЗе данная компоновка двигателя так же рассматривалась, но по каким-то причинам от нее отказались, в результате и был выпущен двигатель 1111 (650 кубов), а затем 11113 (750) с вращающимся "жирком" на балансирах. Каким мог бы быть мотор без этого жирка? Как бы он работал? Каким бы он был? Всё это хотелось узнать и проверить. Цель работы - экспериментальная опробация методов переделки и совершенствования двигателя, его настройка, ходовые испытания.

Разумеется, данная работа была "засекречена" и ее результаты не были опубликованы в 2009 и 2010 годах, т.к. мы полагали, что двигатель можно будет предлагать в серию. По прошествии трёх лет наш интерес к данному проекту утрачен, по-этому мы решили познакомить общественность с работами по данному направлению.

Судя по некоторых крохам информации, мы не первопроходцы в этом направлении - помимо чисто теоретической болтовни на форумах, были слухи, что кто-то где-то строил пробные моторы, но никакой информации о результатах не было. По-этому мы начинали с чистого листа и без какой-либо информации.

Что могло бы получиться? Что-то вроде мотоциклетного двухцилиндрового двигателя Харлей Дэвидсон, с поршнями, ходящими в противофазе.

Коленвал

Первая составляющая часть противофазного двигателя - коленвал. Изготовление "с нуля" - слишком хлопотное и дорогое дело, по-этому мы взяли коленвал от ВАЗ 21083, и использовали его половину, от 1 и 2 цилиндров. Нужно было сделать хвостовик коленвала - Альберт в Казани нашел б\у коленвал от Оки с трещиной, спрессовал с него шестеренку привода урвалов и прислал этот коленвал нам.
В Мастерской K-POWER была решена задача стыковки кусков коленвала и их крепления между собой. Коленвал от 21083 был обрезан, обработан фланец, а к нему - отрезан и обработан родной фланец от коленвала Оки.
Фланец крепился к коленвалу центральным болтом и фиксировался двумя запрессованными калеными штифтами. Сам фланец собирался на специальном клею.

У нас даже были вот такие фотографии, с закамуфлированным коленвалом, что-бы подразнить народ:

Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров

Поскольку мы рассекречиваем данный двигатель, то далее выкладываем весь процесс изготовления коленвала в деталях.

Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров

Распредвал изготовили на мощностях K-POWER - за основу был взят распредвал Нуждина с подъемом 12.1 мм от 21083 двигателя и отрезана половина.

С маховика удалили дисбалансный прилив и немного его облегчили:

Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров

В 2009 году готовые коленвал, маховик и распредвал были отданы Альберту DARCORP'у в Казань - там он построил стендовый двигатель. Буквально из хлама, собранного всем миром, был собран мотор на подрамнике, с заводским выхлопом. Блок взяли 1111 с объемом 650 кубов, где-то нашли старые поршни и шатуны, собрали блок без урвалов. Головка - старая 1111, без доработок.

Систему зажигания использовали от 21083 двигателя, Альберт переделал распределитель трамблера на два цилиндра.

В результате - двигатель завёлся! Я приехал в Казань, посмотрел работу стендового двигателя. Возможности замерить ВСХ не было на тот момент, из-за проблем со старым карбюратором - мотор плохо держал холостой ход и периодически глох. Посмотрели мотор, погазовали. Была отмечена вибрация на малых оборотах и холостом ходу. Звук мотора - непередаваемый, совершенно не похожий на Оку.

Решили с Альбертом, что надо ставить мотор в машину и смотреть, что получилось на натурных испытаниях.

После разбора стендового мотора, выявили проблему (износ полуколец), связанную с площадками под упорные полукольца - их пришлось прошлифовать и подобрать специальные толстые полукольца. Последующий двигатель показал, что проблема была решена. В остальном дефекты не были отмечены - составной коленвал работал без нареканий.

К августу 2009 года я увез коленвал, систему зажигания и распредвал обратно в Набережные Челны, собирать двигатель для натурных испытаний.

ГБЦ 1111 была подготовлена - доработаны каналы и камеры сгорания, облегчены клапана. Вот фотографии распредвала:

Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров

К тому моменту со стапелей сходила Ока 1990 года, собранная моими руками с новым кузовом 2007 года (отчёт по ней так и не был написан), решили мотор поставить туда. Двигатель собирали уже на 11113 блоке. Шкив маховика поставили от 2110, с резиновым демпфером, поликлин. Урвалы полностью удалены.

Взвесили стандартный коленвал (8.5 кг) и коленвал-противофазник (6.5 кг). Учитывая, что каждый урвал весит около 1.5 кг, плюс дисбалансы на маховиках, облегчение двигателя по вращающимся массам было очень значительным.

Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров

Вот несколько фотографий собранного блока:

Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров

Решили еще поэкспериментировать - отфрезеровали облегченные шатуны 2110 по нижним головкам, в результате чего получили центрирующиеся по верхней головке шатуны. Это даёт снижение мех.потерь на трение - именно так сделан двигатель Приоры (о котором в том году еще и не знали). Нижняя головка шатуна 2108\2110 трётся о края коленвала, на высоких оборотах это даёт определенные потери на трение. Узкий шатун Приоры и наш, в данном случае, был "отвязан" от кромок коленвала.
Центровку шатуна сделали шайбами по пальцу поршня.
В дальнейшем эта система выдавала неприятный "стучок" в узком диапазоне оборотов 3000-3500 об, и данное направление было закрыто. Однако, узкий шатун Приоры с центровкой по поршню в двигателе Оки работает нормально, без всяких стуков. Очевидно, причиною "стучка" были именно шайбы на поршневом пальце. Что-ж, негативный результат - тоже результат.
Впрочем, "стучок" был некритичным.

Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров

Блок цилиндров 11113 в сборе, с противофазным коленвалом, без системы урвалов, фотографии:

Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров
Двигатель ОКА "противофазник", без системы балансиров

В результате, двигатель был установлен в отсек автомобиля.

Было снято несколько видео-роликов, они объединены в один фильм и опубликованы на Youtube:

 

Был сделан замер ВСХ двигателя. К сожалению, пробег был небольшой на тот момент, всего около 100 км, после обкатки результат был бы конечно выше. Впрочем, нам любопытна форма графика - она не имеет провала по крутящему моменту на средних оборотах, что характерно для стандартного двигателя Оки с распредвалами с широкой фазой и большим подъемом клапана. Мощность двигателя - 48 л.с. при 6000 об. Полка момента с 2500 до 6000 об!

График ВСХ двигателя ОКА-"противофазник"

В процессе работы было отмечено следующее:
• Холостой был порядка 1400 об, если ставить обороты ниже, ХХ держался, но мотор иногда глох.
• В диапазоне 1500-2000 об была отмечена неприятная вибрация, из впуска раздавался характерный "рык".
• Мотор начинал тянуть строго с 2000 об, ниже - пусто по кр.моменту, что видимо обусловлено распредвалом с большим подъемом и фазой.
• Странный глюк с тахометром - после 3500-4000 об стрелка уходила в красную зону (видно на фото) - на работу двигателя это не влияло.

После пробега около 150 км испытания были прекращены, мотор демонтирован с автомобиля. Разбор и дефектовка показали критический износ коренных вкладышей (шатунные были в норме).

Дальнейшие работы по двигателю к декабрю 2009 года были остановлены полностью и детали мотора ушли "на полку".

 

В качестве дальнейших возможных вариантов развития проекта были предложены следующие шаги:
• Балансировка коленвала в сборе с маховиком - возможно это решило бы проблему вибраций на малых оборотах и износа коренных вкладышей;
• Проба других распредвалов, с иными подъемами и фазами, для поднятия крутящего момента на малых оборотах;
• Установка двух горизонтальных карбюраторов - возможно это изменило бы газодинамику во впускных каналах и улучшило наполнение цилиндров.

 

 

Статья написана: 2 января 2012 г.
Автор статьи, фото-видео материалов: © Квазар
Запрещены без письменного разрешения автора: перепечатка статьи целиком или частично, перепечатка и использование фото-видео материалов, равно как их изменение и редактирование в целях дальнейшей публикации на сторонних сайтах.





Автор: Квазар
© 2001-2016
г. Набережные Челны
Республика Татарстан, Россия
E-mail: x500@mail.ru
Копирование материалов без согласования с автором не допускается.